>>1と同じ実験内容かな？

光速を超える「暗闇」の観測に成功：相対性理論を破らず50年前の予測を実証した極限の電子顕微鏡技術
宇宙における絶対的な速度制限として知られる光の速度は、現代物理学の基礎を成す最も重要かつ不動の定数である。アルバート・アインシュタイン（Albert Einstein）が特殊相対性理論で規定したこの限界は、あらゆる物質や […]
2026年3月29日
https://xenospectrum.com/superluminal-dark-points-electron-microscopy/
>>イスラエルのTechnion-Israel Institute of Technologyの研究チームを中心とする国際共同研究グループ
>>光波の中に位相特異点が生じるという事実は、現代の光学研究において決して目新しい概念ではない。私たちがコーヒーをかき混ぜた時にカップの中にできる液体の渦や、大気中を激しく渦巻く竜巻のように、波や流れが存在する場所には自然発生的に渦状の構造が形成される。光の波束の中の特異点も同様であり、光の電場がゼロになるポイントの周囲では、波の位相が螺旋を描くように変化している。
>>この特異点は、右回りあるいは左回りという「トポロジカル電荷」と呼ばれる数学的な性質を持っている。プラスまたはマイナスの電荷を持つ点は、まるで物理的な粒子と反粒子のように振る舞うことが知られている。反対の電荷を持つ特異点同士が出会った時にのみ対消滅を起こして姿を消し、逆に何もない状態からプラスとマイナスのペアとして対生成して現れることもある。過去の研究において、光の海の中に点在する特異点の空間的な配置を調べた結果、液体を構成する分子や粒子が持つ短距離秩序とよく似た分布を示すことが確認されてきた。空間的な相関関係において、特異点はきわめて粒子に近い性質を帯びているのである。
>>システムの核心は、電子線の干渉を用いてサンプルの電磁場位相を抽出するFree-electron Ramsey imaging技術の導入にある。研究チームは近赤外線のレーザーパルスを3つの異なる経路に分割して実験を制御した。第一の経路は紫外線に変換されて電子顕微鏡の電子パルスを放出するために用いられ、第二の経路はサンプル到達前の電子線の位相を事前に変調するために使われる。第三の経路は中赤外線に変換されて六方晶窒化ホウ素のサンプルを励起し、フォノンポラリトンの波束を発生させる。
>>電子線の照射とサンプルを励起する光パルスのタイミングをアト秒レベルで精密に調整することで、研究チームは空間分解能20ナノメートルという驚異的な精度を達成した。これはポラリトンの波長である約630ナノメートルの約30分の一に相当する。さらに時間分解能は3フェムト秒に達し、これは波の1周期である23.3フェムト秒を8分割して記録できることを意味する。研究チームはこのシステムを駆使し、21×21マイクロメートルの視野において800フェムト秒という長時間にわたり、285枚もの位相分解フレームを連続取得することに成功した。これは光の波が激しく振動する様相を、空間的にも時間的にも極限まで拡大してコマ撮りした前人未到の映像記録である。
>>個々の特異点の動きを追跡した結果は、Berryらが提唱した理論的予言を完璧になぞるものであった。正と負のトポロジカル電荷を持つ2つの特異点が互いに引き寄せられるように接近していくと、対消滅を迎える直前のわずか9フェムト秒間に軌跡が急激なカーブを描き、極端な加速を見せたのである。算定されたその瞬間の相対速度は真空中における光の速度の壁を明確に突破していた。
>>全体の統計的分析はさらに驚くべき真実を明らかにした。観測された特異点の平均速度は秒速約3.12×10の8乗メートルであり、これは真空中の光速の約1.04倍に相当する。さらに、システム内で観測された全特異点のうち29パーセントが光速を超えて移動していたことが確認された。六方晶窒化ホウ素がもたらす極端に遅い群速度の効果によって、特異点の超光速イベントは稀な例外ではなく、集団内のごくありふれた現象として立ち現れたのである。